混合學習環境下協作問題解決活動設計研究

曾 丹，楊 穎

（云南師范大學 信息學院，云南 昆明 650000）

0 引言

隨著信息爆炸式增長，單獨個體所掌握的知識已無法滿足當今社會發展需求。通過協作問題解決活動不僅能充分發揮個人優勢，還能整合團隊成員想法進行有效的分工合作，提升問題解決質量。協作問題解決能力在教育與工作中的重要性不斷凸顯，一些國家開始大力開展協作問題解決的相關研究。

2009-2012 年，澳大利亞等6 國開展21 世紀能力評價項 目（Assessment and Teaching of 21st Century Skills，ATC21S），提出21 世紀能力中協作問題解決的評價框架［1］。國際學生能力評估計劃PISA 2015 首次對52 個參與國和經濟體進行協作問題解決能力評估，我國參加測試的學生在協作問題解決能力方面的表現相較于數學和科學方面并不突出，這也引起我國相關政府對協作問題解決能力的關注。

2020 年5 月，教育部關于印發普通高中課程方案和語文等學科課程標準（2017 年版，2020 年修訂）的通知強調，要培養學生探索解決問題的能力并學會協作交流，以具備團隊精神和適應全球化發展所需的交流能力［2］。但在實際教學活動中開展協作問題解決活動仍然面臨巨大挑戰，例如由于教學任務和教學時間受限，學生未有充足時間進行協作探究。為此，本文針對課堂學習、網絡學習環境的優劣，設計混合學習環境下協作問題解決活動設計模式以有效培養學生的協作問題解決能力。

1 相關研究

1.1 協作問題解決概念界定

早期關于協作問題解決（Collaborative Problem Solving，CPS）的研究是在協作學習和基于問題的學習上建構學習空間，培養學生的問題解決能力和創新思維。直至PISA 2015 對協作問題解決能力進行大規模測評后，協作問題解決便開始受到世界各國教育部門的重視。PISA 2015 中協作問題解決是在個人問題解決的基礎上增加協作技能，是指團隊成員通過理解、分享有效地參與在一個共同活動中，并匯集他們的知識和技能實現團隊預設的理想目標［3］。

協作問題解決能力則是由協作技能和問題解決技能構成的綜合能力。其中，協作技能強調團隊成員如何參與協作、抉擇和協調觀點；問題解決技能則強調如何理解分析任務并結合各自所掌握的知識解決問題。因此，協作問題解決不僅需要思考如何進行問題推理，還需考慮如何在交互過程中協作交流。

1.2 協作問題解決能力培養發展

目前，對協作問題解決能力的研究主要集中于構建能力測評模型、探討影響協作問題解決能力因素，部分學者開始關注如何培養協作問題解決能力形成相應的培養策略。付強［4］利用網絡優勢設計適合協作問題解決學習的教學活動模式，核心要素分別為教師、學習者和教學資源，目的是培養學習者成為有效的協作者。胡小勇等［5］針對網絡環境中開展協作問題解決活動所存在的問題，從指導者、協作者和資源環境3 個角度出發，以問題解決階段為主線，構建在線環境下協作問題解決策略。李欣蓮等［6］為探索傳統課堂中如何培養協作問題解決能力，分析美國數學教師的課堂錄像發現，課堂討論是培養學生協作問題解決能力的重要組織形式，同時教師也需增強對學生協作問題解決能力培養的重視度。廖丹鈮［7］基于情境、話語和認知3 個方面分別提出培養協作問題解決能力的3 種策略。其中，情境策略是創設協作問題解決所需情境，利于培養解決實際問題的能力；話語策略是促進信息溝通與人際交流，提高學習者的協作和溝通技巧；認知策略是為有效推動認知活動發展，培養學習者的認知技能。

綜上所述，現階段關于協作問題解決能力培養的相關研究較少，主要從網絡環境、課堂環境方面進行探討。協作問題解決并未作為一門獨立課程進行教授，而是根植于其他特定的學習課程；協作交流是培養協作問題解決能力的關鍵因素；教師和學生分別是協作問題解決的組織者和活動主體，也是培養協作問題解決能力的核心要素。

1.3 混合學習環境下協作問題解決研究

協作問題解決活動的設計開展基于課堂環境和網絡學習環境，但在實踐階段仍存在一定問題。在課堂環境中開展協作問題解決活動，由于教學任務、教學時間受限，使學生未有充足的時間協作探討，導致活動浮于表面并未達到預期教學效果。網絡學習環境雖提供了豐富的資源和靈活的協作交流空間來增強學生參與活動的積極性，但存在討論偏離主題目標、資源共享率不高、容易迷航等問題［8］。

針對上述問題，本文結合課堂環境和網絡學習環境設計混合學習環境下協作問題解決活動模式，促進學生知識遷移和培養協作問題解決能力。相較于課堂學習環境，混合學習環境下的合作式學習和基于問題的學習更能提升學習者成績［9］，混合學習環境不僅將深度學習理論知識、師生情感互動等優勢融入網絡學習環境，還利用網絡學習環境強化課堂內容并將理論付諸實踐。混合學習環境是作為開展協作問題解決活動的環境支撐，能更方便地創設真實問題情境，也能提供支持協作交流的在線討論空間。

2 混合學習環境下協作問題解決活動設計模式

混合學習環境下協作問題解決活動設計模式是在探究社區理論的基礎上所建構，主要從協作問題解決、教與學組織和學習環境3 個方面進行設計（見圖1）。具體的，協作問題解決活動圍繞協作和問題解決兩個維度進行設計，問題解決則作為活動發展主鏈。教與學組織主要強調教師對協作問題解決活動的組織與管理，而學習環境則是支撐協作問題解決活動開展的必要條件。

Fig.1 Activity pattern of collaborative problem solving in blended learning environment圖1 混合學習環境下協作問題解決活動模式

2.1 協作問題解決活動

協作問題解決活動是在真實的劣構性問題情境下，學習共同體利用協作技能和原有認知結構使問題解決向理想目標狀態發展。目標狀態是學習共同體根據理解問題初始狀態預先設定的理想目標，也是決定問題解決質量的重要導向。協作問題解決活動需要3～6 名學習者組成學習共同體，制定學習共同體的協作行為規范，促進團隊高效地進行協作互動。學習共同體的協作技能貫穿整個協作問題解決活動過程，主要包含參與、抉擇和協調3 個維度。其中，參與是描述學習者能參與問題解決互動的意愿程度；抉擇是適應其他成員貢獻；協商是針對協作小組多樣性，處理小組沖突的問題。

問題解決作為協作問題解決活動發展的主鏈，主要包含問題理解、目標設定、資源管理、計劃執行、監控反饋5個階段。其中，①問題理解是問題解決的初始階段，學習者需結合原有認知理解表征問題的初始狀態；目標設定根據問題理解表征設定理想目標，以學習者自身情況劃分子目標；②資源管理是反映學習共同體在合理分配可用資源的情況下，將專業知識與資源融入問題解決過程的能力；③計劃執行是指在問題空間基礎上規劃如何達到目標狀態，形成問題解決的方案步驟；④監控反饋是監督整個協作問題解決活動，優化問題解決方案；⑤問題解決階段的過渡是在上一階段的基礎上進一步發展，但也不是簡單的線性發展。此外，問題解決還包含了個人問題解決與協作問題解決兩大活動，學習活動也從個人知識建構向協作知識建構轉變。

2.2 教學組織活動

教學組織活動是指教師設計、指導學習者的社會和認知過程，目的是使學習者能高效地參與協作問題解決活動，實現學習共同體預先設定的理想目標。教學組織活動主要包含教學設計與組織、促進協作交流和教學指導與評價。其中，教學設計與組織指教師根據具體課程內容設計協作問題解決活動，選擇合適的教學方法、創建真實的問題情境；促進協作交流指教師創設協作交流空間吸引學習者積極討論交流，并實時關注協作互動情況，營造一個和諧的協作問題解決氛圍；教學指導與評價指診斷、指導呈現的教學內容與問題，并監控評價學習者在協作問題解決活動中的表現。教學組織活動是促進協作問題解決的催化劑，以便引導學習共同體向問題解決的最佳方案發展。

2.3 學習環境設計

混合學習環境主要包含課堂學習和Moodle 學習平臺，二者相互補充、融合。其中，課堂學習環境主要給師生提供理論教學的多媒體環境，有利于個體集中學習理論知識，提升問題理解、梳理解決問題的思維邏輯；Moodle 學習平臺環境則是在課堂學習環境基礎上創設虛擬學習環境，有利于將課堂學習的理論知識運用于協作問題解決活動。Moodle 學習平臺能提供豐富的開放教學資源和案例，以便于創設更真實的問題情境，使學習共同體融入協作問題解決活動。其次，Moodle 學習平臺提供聊天室、論壇、和留言板等協作交流空間，輔助學習共同體參與協作問題解決活動，使學習者圍繞問題進行協商交流。最后，教師在Moodle 學習平臺中能實時監控學習者的學習過程，以便于輔助、引導學習共同體制定最優的問題解決方案。

3 實踐研究與結果

3.1 實踐對象

本文選取云南師范大學2019 級數學學院數學與應用數學專業的45 名學生，這些學生已學習過大學計算機基礎課程，對計算機相關知識有所了解，能使用PowerPoint、Photoshop 軟件制作課件。其次，他們參與協作問題解決活動次數集中在10～20 次，主要動機是完成教師布置的任務，但未具有系統參與混合學習環境下協作問題解決活動的經歷。

3.2 實踐安排

本文依據混合學習環境下協作問題解決活動模式設計課堂學習內容和Moodle 學習平臺相關資源，然后進行3輪實踐。通過分析學習共同體在3 輪協作問題解決活動中的討論過程和學習效果，比較3 次學習效果來優化混合學習環境下協作問題解決活動設計模式。實驗選取現代教育技術課程中的多媒體課程設計、照片拍攝實驗和視頻拍攝實驗3 個協作問題解決活動主題，圍繞具體主題確定教學內容，利用Moodle 學習平臺的活動資源編輯界面的各種活動資源模塊組設計主題活動。在活動開始前，教師錄制Moodle 學習平臺的使用教程，輔助學生熟悉平臺使用方法、了解活動注意事項。

3.3 數據分析

經過3 輪實踐，將收集到的3 077 條討論記錄進行統計分析，主要從參與度、個人貢獻度及協作問題解決的言論特征進行簡單分析。在相同學習活動中，參與度能反映協作小組參與討論的積極性。從協作小組的3 輪實踐討論主題率可知（見圖2），多媒體課件設計主題率最高為第7 組；照片拍攝實踐主題率最高為第2 組；視頻拍攝實踐主題率最高為第1、7 組。3 輪實踐中總主題率最高的3 個組分別為第1、2、7 組，總主題率最低為第8 組。相較于另外兩輪實踐，第7 組的照片拍攝實踐主題率非常低，主要原因是在照片拍攝實踐任務發布后，該小組便利用面對面討論方式對主題、分工及每個成員所負責的內容進行詳細交流。從整體上看，協作小組在3 輪實踐研究中的主題率大部分呈上升趨勢，說明協作小組參與協作問題解決活動的積極性也在逐漸上升。

Fig.2 Topic rate comparison圖2 主題率比較

個人貢獻度是分析團隊成員的平均個人貢獻度（見圖3）。每輪實踐中，協作小組的個人貢獻度均呈增長趨勢，第7 組在多媒體課件設計和視頻拍攝實踐中的個人貢獻度最高，第1 組在照片拍攝實踐和視頻拍攝實踐中的個人貢獻度相對較高。因此，這兩個協作小組成員在參與協作問題解決活動的表現較積極。第3、8 組的平均個人貢獻率最低，主要原因是分工不明確及組長未能承擔領導團隊的職責。從小組個人貢獻率而言，每輪實踐研究中個人貢獻度最高的成員基本上是組長，尤其是第1 組組長在多媒體課件設計中的個人貢獻度高達57.1%。由此證明了團隊領導者在協作問題解決活動中的重要性。

Fig.3 Statistics of average individual contribution rate圖3 平均個人貢獻率統計

從言論特征而言，主要聚焦于確定組長和問題主題、任務分工、任務執行和作品整合。協作小組在協商確定問題主題時，通常通過投票形式解決。組長主要由自薦、投票、抽簽3 種方式選出。從任務布置而言，總體任務布置基本由組長制定，部分小組通過團隊成員協商制定和自主制定完成。從任務分工而言，主要采用組內成員自主選擇、隨機抽簽和自主選擇+隨機抽簽3 種方式，大部分小組采用成員自主選擇方式，只有第5、8 組采用隨機抽簽和自主選擇+隨機抽簽方式。

3.4 實踐結果分析

本文針對混合學習環境下協作問題解決活動模式設計評價指標體系，形成包含網絡平臺訪問次數、協作討論、課堂考勤和作品匯報4 個平均指標，如表1 所示。其中，總結性評價由最終作品進行自評、互評和教師評分3 部分組成。

Table 1 Evaluation indicators表1 評價指標

通過評價指標體系表統計各組3 輪實踐學習成果（見圖4），協作討論評價以討論數（30%）、主題率（70%）作為最終評價分數，作品成績以自評（10%）、互評（60%）、教師評分（60%）進行評分。由圖4 可見，第1 輪多媒體課件設計中學習成果最高為第1 組；第2 輪照片拍攝實踐中學習成果最高為第7 組；第3 輪視頻拍攝實踐學習成果最高為第3 組。綜上，3 輪實踐總分最高為第1 組，其次為第7組。

Fig.4 Comparison of learning achievements圖4 學習成果比較

3.5 協作問題解決能力調查分析

為檢測混合學習環境下協作問題解決活動模式能否培養學生的協作問題解決能力，本文根據協作問題解決的協作和問題解決這兩個維度設計問卷。其中，協作維度包含參與、抉擇、協調和態度4 個指標，問題解決維度包含問題理解、目標設定、制定計劃、資源管理、監控反饋和解決效果6 個指標。問卷分別在云南師范大學信息學院實驗班開展協作問題解決的活動前和活動后發放，收集兩次問卷調查數據，經過數據清洗、刪除無效問卷數據后，分別對前后測數據進行配對樣本t檢驗，結果如表2所示。

Table 2 Analysis of collaborative problem solving ability of experimental class表2 實驗班協作問題解決能力分析

由表2 可知，云南師范大學信息學院實驗班協作維度中參與、抉擇、協調和態度的平均值后測均高于前測，分別相差0.69、0.66、0.56、0.09，可知協作行為的態度維度前后測平均值差最小。從顯著性可知，參與、抉擇、協調和態度4 個維度的顯著性P 值分別為0.000、0.000、0.001、0.005，均小于0.01，差異性非常顯著已達到統計學意義上的顯著性差異。由此表明，實驗班在協作問題解決活動中的協作技能有所提升。問題理解、目標設定、制定計劃、資源管理、監控反饋和解決效果6 個指標維度平均值后測均大于前測，分別相差0.45、0.54、0.44、0.21、0.55、0.53，可知問題解決中資源管理維度前后測平均值差最小。從顯著性可知，問題理解、目標設定、制定計劃、資源管理、監控反饋和解決效果6 個維度的顯著性P 值均小于0.01，差異性非常顯著已達到統計學意義上的顯著性差異。由此表明，實驗班在協作問題解決活動中的問題解決能力有所提高。

4 反思與建議

4.1 促進課堂學習環境與網絡學習環境相融合

混合學習環境下設計協作問題解決活動需結合課堂環境與網絡環境的優勢，在統一的教學目標指導下，有計劃地設計開展協作問題解決活動。雖然，課堂中無法預留充分時間進行協作交流探究，但有利于團隊成員學習理論知識、梳理解決問題的邏輯。

網絡學習環境是在課堂環境基礎上設計問題情境，提供協作交流空間和相應的教學資源案例。網絡環境中的教學資源案例并非簡單重復的課堂知識理論，而是基于課堂知識的延伸。協作交流空間能實現團隊成員同異步溝通，彌補課堂時間受限而無法開展協作問題解決活動的問題。在混合學習環境的協作問題解決活動中，課堂環境強調學習理論知識，網絡環境則強調將理論知識運用于實踐的過程。

4.2 加強教師主導與學生主體相結合

在混合學習環境下開展協作問題解決活動，不能顧此失彼導致教師主導地位和學生主體地位不平衡。課堂上，基本由教師系統講解理論知識，為避免學生被動接受知識，可適當預留時間供學生進行頭腦風暴和自主學習。在網絡學習環境則主要以學生為中心，但需要避免學生脫離教師的監督，導致問題討論過程偏離目標。

因此，教師可適當參與討論，引導協作小組向解決問題的最佳方案發展。在網絡學習平臺創建討論區，協作小組可在討論區內相互交流，打破了小組間只有競爭沒有合作的局面，教師還需要實時關注學生間的交流情況，盡力營造一個良好的協作交流氛圍。

4.3 促進學生積極參與協作問題解決活動

學習共同體作為活動主體，不僅會影響問題解決質量，還會影響學生活動體驗。從此次協作問題解決活動實踐可見，隨機組成的協作小組不利于問題解決，原因是小組成員互相并不了解，而交流互動主要集中于網絡學習環境，同時學習共同體的交流討論時間和深度嚴重不足。

因此，教師可根據學生興趣和異質分組形成學習共同體，結合線上討論和面對面交流開展協作小組活動，從而促進團隊成員間的相互信任與有效溝通。

此外，為促進團隊成員主動參與協作問題解決活動，設定小組角色增強團隊的凝聚力和責任意識。Strijbos等［10］將協作小組角色大致分為啟動者、啟迪者、提出者、支持者、質疑者、控制者和結論者。每位角色具有明確的任務職責，并且各角色間的功能環環相扣。角色分配需要學習者扮演相應的角色融入協作問題解決活動，教師則需要關注角色的分配與協調。

5 結語

本文利用網絡學習環境的優勢來彌補傳統課堂開展協作問題解決活動的缺陷，構建混合學習環境下協作問題解決活動設計模式，目的為培養大學生的協作問題解決能力。混合學習環境雖然有利于協作問題解決活動的開展，但也給協作問題解決能力的評價帶來了新的挑戰。